Защита диссертации Оспан Гауһар Тәшімқызы на соискание степени доктора философии (PhD) по образовательной программе «8D05211 - Поисковая география и геоинформационные системы»

В Евразийском национальном университете имени Л.Н. Гумилева состоится защита диссертации на соискание степени доктора философии (PhD) Оспан Гауһар Тәшімқызы на тему «Пространственно-временной анализ факторов антропогенной трансформации геосистем бассейна реки Нуры» по образовательной программе «8D05211 – Поисковая география и геоинформационные системы».

Диссертация выполнена на кафедре «Кафедра Физической и экономической географии» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева.

Язык защиты - казахский

Официальные рецензенты:

Кудерин Аманжол Алимжанович – доктор философии (PhD), заведующий лабораторией ландшафтоведения и проблем природопользования имени Г.В. Гельдыевой АО «Института географии и водной безопасности», специальность: 6D060800 – «Экология» (г. Алматы, Республика Казахстан);

Базарбаева Турсынкул Аманкельдиевна – кандидат географических наук, доцент, заведующая кафедрой ЮНЕСКО по устойчивому развитию НАО «Казахский национальный университет им. Аль-Фараби», специальность: 25.00.23 - «Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов», 25.00.36 - «Геоэкология» (г. Алматы, Республика Казахстан).

Временные члены Диссертационного совета:

Курепина Надежда Юрьевна – кандидат географических наук, старший научный сотрудник, Институт водных и экологических проблем Сибирского отделения Российской академии наук, специальность: 25.00.33 – «Картография» (г. Барнаул, Российская Федерация);

Ершибулов Азамат Кайратович – доктор философии (PhD), научный сотрудник, Казахский научно-исследовательский институт почвоведения и агрохимии им. У.У. Успанова, специальность: 8D05202 – «География» (г.Алматы, Республика Казахстан).

Акпамбетова Камшат Макпалбаевна – кандидат географических наук, ассоциированный профессор кафедры «География» НАО «Карагандинский национальный исследовательский университет имени академика Е.А.Букетова», специальность: 25.00.25 - «Геоморфология и эволюционная география» (г. Караганды, Республика Казахстан).

Научные консультанты:

Озгелдинова Жанар Озгелдиновна – доктор философии (PhD), и.о.профессора кафедры «Физической и экономической географии» НАО «Евразийского национального университета имени Л.Н.Гумилева», специальность: 6D060900 – «География» (г. Астана, Республика Казахстан);

Дунец Александр Николаевич - доктор географических наук, профессор кафедры «Экономической географии и картографии» Алтайского государственного университета, специальность: 25.00.24 - «Экономическая, социальная, политическая и рекреационная география» (г. Барнаул, Российская Федерация).

Защита состоится: 14 октября 2026 года 11:00 часов в Диссертационном совете по направлению подготовки кадров «8D052 – Окружающая среда» по образовательной программе «8D05211 – Поисковая география и геоинформационные системы» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева. Проведение заседания диссертационного совета в офлайн и онлайн формате.

Ссылка: https://teams.microsoft.com/l/channel/19%3AhC_IyYrdz-MGOViTtheXw0be5FjIzwiBR2eFostyIwU1%40thread.tacv2/General?groupId=21388254-6d75-43a0-b95d-4daa1682a405&tenantId=5a2fd781-9261-485a-af2b-6171d0efab73

Адрес: г. Астана, ул. Кажымукана, 13, учебный корпус №3, зал заседаний (ауд. №333).

Аннотация (рус.): Актуальность темы исследования. В последнее десятилетие проблема взаимодействия природы и общества стала одной из наиболее актуальных. Особого внимания заслуживает влияние антропогенных факторов на развитие геосистем и их компонентов на территориях, длительное время осваиваемых в хозяйственных целях. Появление методов обработки космических снимков и ГИС-технологий открывает новые возможности для пространственно-временного исследования факторов антропогенной трансформации геосистем. История природопользования территории является важным фактором, непосредственно влияющим на современное состояние ландшафтов. «Наследуемый эффект» (legacy effect), понимаемый как влияние воздействий прошлого на современные компоненты природы, относится к числу недостаточно изученных вопросов ландшафтной геоэкологии. В ряде исследований доказано, что предшествующие состояния, то есть история природопользования, оставляют своеобразный след в современных компонентах ландшафтов. Таким образом, изучение истории природопользования позволяет объяснить особенности современного состава и динамики компонентов природной среды. Влияние антропогенной деятельности прошлых периодов на ландшафтное разнообразие различных регионов рассматривается комплексно. В результате многолетнего антропогенного хозяйственного воздействия в бассейне реки Нуры сформировалась сложная геоэкологическая ситуация. Хозяйственное освоение региона связано прежде всего с добычей и переработкой полезных ископаемых, что создало условия для развития не только металлургической и топливной промышленности, но и химической и строительной индустрии. Вместе с тем бассейн реки Нуры играет важную роль в социально-экономическом развитии региона: речная вода широко используется для водоснабжения промышленных предприятий, сельского хозяйства, коммунально-бытовых нужд, а также для функционирования водохранилищ и ирригационных систем. В связи с этим экологическое состояние бассейна реки непосредственно влияет наряду с природно-ресурсным потенциалом территории на качество жизни населения и экономическую устойчивость региона. Разнообразие трансформационных состояний геосистем, сформировавшихся в результате хозяйственного освоения территории, обусловливает необходимость их комплексного исследования. В этом контексте актуальность исследования заключается в выявлении пространственно-временных закономерностей воздействия антропогенных факторов с использованием ГИС и данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Полученная информация служит основой для научно обоснованного прогнозирования дальнейшего развития геосистем, а также формирования стратегии природопользования бассейна реки Нуры. Цель исследования – проведение пространственно-временного анализа факторов антропогенной трансформации геосистем бассейна реки Нуры, выявление закономерностей их изменения под воздействием хозяйственного освоения и разработка рекомендаций по оптимизации природопользования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: - проанализировать природные факторы формирования геосистем; - составить среднемасштабную ландшафтную карту исследуемой территории; - проанализировать пространственно-временные особенности факторов антропогенной трансформации геосистем; - проанализировать влияние антропогенных факторов на геохимическое состояние геосистем; - провести пространственно-временной анализ динамики ландшафтов в условиях антропогенного воздействия; - осуществить прогноз динамики геосистем с учетом особенностей современного и перспективного характера организации природопользования на исследуемой территории; - на основе полученных результатов разработать рекомендации по оптимизации структуры природопользования исследуемой территории. Методы исследования. Работа основана на методологии ландшафтно-геохимических исследований, основные положения которой получили развитие в трудах А.И. Перельмана, Н.С. Касимова, М.А. Глазовской. Основными методами исследования являлись сравнительно-географический, статистический, методы пространственной интерполяции, а также геосистемно-бассейновый подход. Химико-аналитические исследования проводились в испытательных лабораториях ТОО «ЭкоНус» и АО «Национальный центр экспертизы и сертификации» в г. Караганда. Для обработки полученных результатов применялся вариационно-статистический анализ; при составлении карт использовались методы геоинформационного картографирования и данные дистанционного зондирования Земли. Основные положения, выносимые на защиту: -В качестве основных факторов трансформации ландшафтов на территории бассейна выявлены промышленные (горнодобывающий и металлургический комплексы) и аграрные (животноводство и земледелие) виды хозяйственной деятельности. Данные антропогенные факторы обусловили перестройку пространственно-организационной структуры земельного покрова, изменение структуры землепользования, а также поэтапный переход пахотных земель в результате антропогенной трансформации в пастбища и залежные земли. -Комплексное воздействие антропогенных факторов приводит к изменению геохимического состояния геосистем, что характеризуется превышением фоновых уровней и предельно допустимых концентраций тяжелых металлов (Cu, Zn, Pb, Hg) в основных компонентах природной среды, таких как почвы, поверхностные воды и растительный покров. Интенсивность загрязнения имеет пространственную дифференциацию и возрастает по мере приближения к крупным промышленным центрам, таким как Карагандинско-Темиртауская агломерация. Его распространение тесно связано с процессами аэротехногенной миграции, преобладающим ветровым режимом, а также структурой и интенсивностью промышленной нагрузки региона. -Дегрессия ландшафтов подчиняется пространственно-временным закономерностям и в период 1980–2025 гг. проявилась в сокращении площадей слабо деградированных территорий и увеличении площадей с сильной и очень сильной степенью дегрессии, что свидетельствует о регрессивной трансформации геосистем и усилении распространения синантропных видов. Оценка степени дегрессии геосистем осуществлялась на основе классификации О.В. Марынича, данных дистанционного зондирования и индекса DI. Данные подходы рассматриваются как эффективные инструменты комплексной оценки пространственно-временной динамики антропогенных факторов. -Согласно результатам моделирования CA-Markov, к 2050 г. на исследуемой территории ожидается увеличение доли техногенных и хозяйственно освоенных земель, при этом в структуре землепользования преобладающей тенденцией станет трансформация сельскохозяйственных угодий, в том числе пастбищных земель. Результаты комплексного пространственно-временного анализа факторов антропогенной трансформации геосистем бассейна реки Нуры являются научной основой для разработки стратегий рационального природопользования, направленных на снижение дегрессии ландшафтов, и принятия управленческих решений по повышению геоэкологической устойчивости региона. Для территорий с различным уровнем антропогенной нагрузки предложены дифференцированные режимы природопользования (охранный, экстенсивный, интенсивный) и комплекс мероприятий по восстановлению геосистем (фиторемедиация, биоремедиация, гидромелиорация). На основании проведенных исследований и полученных результатов сделаны следующие выводы: -В результате проведенных полевых исследований на территории бассейна реки Нуры выявлено и картографически отображено 35 самостоятельных ландшафтов. На основе типологической классификации и структурно-генетического анализа ландшафты были систематизированы в иерархическую систему следующим образом: класс – равнинные и горные ландшафты; тип – степные и полупустынные ландшафты; подзона – северные и южные степные ландшафты. В ходе исследования проведен анализ природно-климатических особенностей, влияющих на развитие процессов загрязнения ландшафтов в условиях антропогенного воздействия на территории бассейна. -Для каждого временного периода (1980–2025 гг.) разработаны карты природопользования бассейна и проведен пространственно-временной анализ факторов, влияющих на трансформацию ландшафтов. По результатам исследования промышленное (горнодобывающее) и сельскохозяйственное (животноводческое) природопользование определены как ведущие факторы трансформации ландшафтов на территории бассейна. Данная тенденция отражает трансформацию бывших пахотных земель в пастбищные угодья или залежные земли. Кроме того, установлено, что вследствие изменения характера аграрного освоения в исследуемый период часть бывших пахотных земель трансформировалась в пастбищные угодья и залежи. -Проанализировано влияние антропогенных факторов на геохимическое состояние геосистем бассейна реки. Состав загрязняющих веществ связан с разнообразием промышленных предприятий региона. По мере приближения к источникам выбросов в поверхностных водах выявлено превышение ПДК Cu²⁺ в 1,5 раза, Zn²⁺ – в 4 раза, Hg²⁺ – в 2 раза, а в почвах – Cu²⁺ в 5 раз, Pb²⁺ в 3,5 раза, Zn²⁺ в 2 раза. Наиболее высокий уровень минерализации и концентрации тяжелых металлов, превышающие фоновые значения и предельно допустимые концентрации (ПДК), выявлены на ключевых участках №11 в Караганде и №12 в Темиртау. На данных участках содержание меди превышает ПДК в 2,5 раза, Zn – в 4 раза, Hg – в 5,7 раза, Pb – в 1,2 раза. Уровень концентрации загрязняющих веществ непосредственно соответствует объемам производства металлургических предприятий, особенно деятельности АО «Qarmet», ТОО «Tau-Ken Temir» и ТОО «Exim Artis». На указанных ключевых участках содержание сульфат-иона превышает ПДК в 8 раз, а фоновый уровень – в 2 раза, что объясняется влиянием сернокислотного процесса, возникающего в результате окисления сульфидных минералов в рудных зонах. -Результаты исследования показали, что распространение тяжелых металлов в почвах и растительном покрове зависит от направления и частоты преобладающих воздушных потоков в регионе. Превышение содержания тяжелых металлов в растениях относительно ПДК (полынь белая (Artemisia terrae-albae) – в 1,2 раза, пырей ползучий (Elytrigia repens) – в 1,3 раза) свидетельствует о высоком уровне загрязнения исследованных территорий. Кроме того, установлено, что способность к аккумуляции тяжелых металлов различается в зависимости от биогеохимических особенностей видов растений: лебеда стелющаяся преимущественно накапливает Zn и Cu, ковыль перистый – больше Pb, тогда как полынь белая и пырей ползучий аккумулируют элементы в среднем количестве. Выявленные закономерности определяют научную основу использования растительного покрова в качестве биоиндикатора при оценке загрязнения окружающей среды. -В ходе полевых исследований на основе классификации О.В. Марынича выявлены четыре степени дегрессии растительного покрова бассейна реки Нуры: слабая дегрессия (степень выпадения видов типчака), средняя дегрессия (степень ковыльности), сильная дегрессия (полынная степень) и очень сильная дегрессия (степень однолетних сорных растений). Кроме того, для определения пространственно-временной динамики степени дегрессии на основе космических снимков применен индекс DI, по которому выделены четыре градации: 0–0,4 – слабая, 0,4–0,8 – средняя, 0,8–1,2 – сильная, >1,2 – очень сильная. Данные дистанционного зондирования Земли позволили провести верификацию классификации О.В. Марынича и индекса DI путем их сопоставления с вегетационными индексами NDVI и SAVI. -За рассматриваемый период доля сообществ со слабой степенью дегрессии снизилась с 45,6% до 36,5%, тогда как доля территорий с очень сильной степенью дегрессии увеличилась с 15,6% до 21,1%. Результаты исследования показали сокращение многолетних травянистых сообществ и усиление распространения синантропных видов в растительном покрове, что является явным признаком регрессивной трансформации геосистем. Установлено, что на фоне изменения климатических условий, в частности учащения засух, усиление антропогенных факторов приводит к изменению видового состава растительного покрова и усилению его структурной дегрессии. -В пределах бассейна на основе модели CA-Markov составлена перспективная карта организации территории бассейна реки Нуры до 2050 г. и установлено увеличение площади техногенных образований на 20%. Прогнозные результаты модели цепей Маркова подтверждают, что до 2050 г. будет повышаться интенсивность природопользования, а его основной вектор будет направлен от пастбищ в сторону пахотных и строительных территорий. Согласно результатам проведенного исследования, наиболее интенсивный уровень хозяйственного развития будет связан с расширением сырьевой базы Карагандинско-Темиртауской агломерации и повышением эффективности производственного комплекса. Освоение новых месторождений (Бактай, Ойпат, Сарыозен и др.), а также запуск крупных предприятий металлургической, машиностроительной и строительной промышленности создадут условия для диверсификации индустриальной структуры региона. Вместе с тем к 2050 г. ожидается увеличение общей численности поголовья скота на территории бассейна на 6,5%, что будет способствовать расширению площади пастбищных земель на 32%. Кроме того, площадь пашни увеличится с 8,41 км² в 1980 г. до 10,88 км², то есть на 29,4%, что свидетельствует о повышении интенсивности использования сельскохозяйственных земель. -На основе анализа результатов оценки динамики ландшафтов в условиях антропогенного воздействия с использованием технологий ДЗЗ/ГИС предложены рекомендации по оптимальной структуре природопользования исследуемой территории. В зависимости от степени дегрессии ландшафтов в условиях антропогенного воздействия предложены три режима природопользования: природоохранный, экстенсивный и интенсивный. С учетом современного геоэкологического состояния ландшафтов предложены такие виды мероприятий по улучшению состояния почв и поверхностных вод, как фиторемедиация, биоремедиация и гидромелиорация. -Результаты анализа факторов антропогенной трансформации геосистем бассейна реки Нуры позволили разработать ряд мероприятий и рекомендаций, направленных на улучшение геоэкологического состояния геосистем. Предложенные рекомендации могут быть использованы при разработке перспективных планов развития исследуемой территории. Научная новизна исследования заключается в следующих аспектах: -Впервые на основе сравнительного анализа за период 1980–2025 гг. выявлена пространственно-временная динамика антропогенной нагрузки на территории бассейна и составлены карты природопользования на основе данных дистанционного зондирования и архивных материалов. -Проведена верификация классификации О.В. Марынича посредством индекса DI и предложен интегрированный подход к оценке деградации геосистем на основе использования вегетационных индексов. -На основе модели CA-Markov составлена перспективная карта организации структуры природопользования до 2050 г., научно обоснованы тенденции расширения техногенных территорий и трансформации сельскохозяйственных земель. -Систематизированы дифференцированные режимы оптимизации природопользования и комплекс мероприятий по восстановлению ландшафтов, направленные на снижение степени дегрессии геосистем. Научно-практическая значимость исследования. Выявление закономерностей развития рассматриваемых геосистем под воздействием антропогенных факторов является необходимой предпосылкой для научно обоснованного прогнозирования их дальнейшей эволюции. Без такого прогнозирования невозможно планирование различных мелиоративных и иных мероприятий, направленных на рациональное использование природных ресурсов. Структура и содержание диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованных источников и 10 приложений. Объем диссертационного исследования составляет 176 страниц машинописного текста, включающего 31 таблицу и 30 рисунков. Список использованных источников содержит 153 наименования. Основные положения и выводы диссертационного исследования изложены в 6 опубликованных работах, 4 из которых опубликованы в журналах, входящих в международную базу данных Scopus; остальные результаты апробированы на международных научно-практических конференциях.

Диссертация

Список научных трудов

Отзыв научного консультанта

Отзыв зарубежного консультанта

Заключение комиссии по этической оценке исследований